 |
|
Шегендеу тізбектері 11 страница
Секциялы турбобұрғы құрылысы 6.4-суретте көрсетілген. Секция корпусы өзара конустық бұранда арқылы жалғасқан аудармалармен жабдықталған. Секция біліктері төменгі 8 және жоғарғы 7 жартылай жалғастырғыштардан тұратын конусты-шлицалы жалғастырғыштар көмегімен бекітіледі. Шлицаны ойықсыз конусты жалғастырғыштарда да қолдануға болады.
Секциялы турбобұрғыларда өстік тіреу 12 ортақ, сондықтанда ол төменгі секцияда орналасады. Резинаметалдық тірек мойынтірек құрылысы бірсекциялы турбобұрғылардың мойынтіректер құрылысынан айырмашылығы жоқ.
Секциялы турбобұрғылардың төменгі секциясының конструкциялық ерекшелігі, жоғарғы жағында тұрқы арнайы конустық бұрандасы бар аудармамен, ал біліктің жоғарғы жағы жалғастырғыш жартылай муфтамен жабдықталған. Ротордың статорға қатысты орналасуы турбинамен өстік тіреу араларына орналасқан арнайы сақина 13 арқылы реттеледі.
Статорды секция корпусында статор дискілеріне керекті жүктемені тудыру үшін реттегіш сақина 16 цилиндрлік немесе конустық бұрандасы бар ниппельмен 17 бекітеді.
Турбобұрғыларда ортаңғы және жоғарғы секциялардың өстік тіреулері жоқ, өйткені қосымша бөлек тіреулерді қолдану жалғастырғыш торабының конструкциясының күрделенуіне әкеледі. Жоғарғы секцияларда ротордың статорға қатысты орналасуы статор дискісімен жалғастырғыш аударма арасында орналасқан реттегіш сақинаның 4 биіктігімен анықталады.
Статор жүйесінің ортаңғы және жоғарғы секция корпусына бекітілуі кейбір турбобұрғылардан басқа реттегіш сақина биіктігін таңдаушы конустық бұрандамен іске асады.
6.4-сурет. 3ТС секциялық турбобұрғысы
I, II, III – сәйкесінше жоғарғы, ортаңғы және төменгі секциялар; 1 – аударма; 2 – контргайка; 3, 10, 14 – жоғарғы, ортаңғы және төменгі секциялар тұрқы; 4 – жоғарғы және секциялардың реттегіш сақиналары; 5, 11, 15 – жоғарғы, ортаңғы және төменгі секциялар біліктері; 6, 9 – жоғарға және төменгі жалғамалық аудармалар; 7, 8 – жоғарғы және төменгі жартылай муфталары; 12 – өстік тірек; 13 – төменгі секцияның реттегіш сақинасы;
16 – ниппелдің реттегіш сақинасы; 17 – ниппель.
6.5 Шпиндельді турбобұрғылар
Шпиндельді турбобұрғы секциялыға қарағанда бөлек торапқа шығарылған өстік тіреуге ие құрылым. Бұл турбобұрғылар ұңғыны шарошкалы, сонымен қатар гидромониторлық қашаулармен бұрғылауға арналған. Гидромониторлық қашаумен бұрғылау мүмкіншілігі білік пен ниппель арасындағы саңылауда жылжудың азаюымен іске асады. Өйткені шпиндельді турбобұрғыларда өстік тіреу тұйық және турбобұрғының төменгі бөлігінде орналасады.
Шпиндельді турбобұрғылар диаметрі 240, 195, 185, 172 және 164 мм болып жасалады. Диаметрі 195 және 172 мм турбобұрғылар ұңғыны алмазды қашаумен бұрғылауға арналған.
ЗТСШ шпиндельді турбобұрғыларда өстік тіреуге екі немесе үш турбиналық секция жалғанады. Шпиндель құрылғысы 6.5-суретте көрсетілген.
6.5-сурет. Турбобұрғы шпинделі
1, 18 – аудармалар; 2 – төменгі жартымуфта; 3, 15 – реттегіш сақиналар; 4 – контргайка; 5– қалпақ; 6 – гайка; 7, 13 – радиалды тіректер; 8, 12 – тығыздауыш сақиналар; 9 – өкше;
10 – өкше төсемесі; 11 – өстік тірек; 14 – тұрқы; 16 – ниппель; 17 – білік.
Шпиндель корпусқа 14, орналасқан біліктен 17 тұрады. Білік екі радиалды тіреумен 7, 13 жабдықталған. Өстік тіреу 11 тірек дискілер жинағынан 9 және резинаметалдық өкшелерден 10 құралған. Шпиндель білігі тығындауыш сақиналармен 8, 12 жабдықталады.
Төлке корпус бұрандасының реттегіш сақинасы ретінде қолданылады. Турбиналық секция шпиндельге аударма 1 және төменгі жартылай жалғастырғыш арқылы жалғанған. Корпуста бөлшектердің бекітілуі ниппель 16 арқылы, ал білікте қалпақ 5 және контргайка 4, гайка 6 арқылы бекітілген. Қашауды жалғау үшін білік төменгі бөлігінде аудармамен 18 жабдықталған.
ЗТСШ-7¼ ТЛ және ЗТСШ-6½̋ ТЛ шпиндельді турбобұрғыларды тура құймалы турбиналармен бірге жасайды. Мұндай турбобұрғылар шифрына ТЛ әріптерін қосады. Қалған ЗТСШ типті турбобұрғылар тура құймалы турбиналармен немесе топырақ қалыпта құйылған қарапайым турбиналармен бірге жеткізіледі.
Турбобұрғыларды бөлшектердің, сонымен қатар жиналмалы бірліктердің, тіпті үлкен секциялардың өзара алмастыру мүмкіншілігі есебінен, қолдану тиімділігін арттыру үшін сериялы турбобұрғылардың сәйкестендірілуі жүргізілді. Негіз ретінде ЗТСШ шпиндельді турбобұрғылары алынды (6.1-кесте). Бұл турбобұрғыларды бірсекциялы, сонымен бірге көпсекциялы түрінде қолдануға болады.
6.1-кесте. Шпиндельді турбобұрғылардың техникалық көрсеткіштері
| Турбо-бұрғы шифры | Турбо- бұрғы түрі | Турбина сатылар саны | Сұйық шығыны л/с | Nmax кезінде бұрау моменті, Нм | Nmax кезінде айналу жиілігі, с-1 | Nmax кезінде қысым, МПа | Ұзын-дығы, м | Масса, кг | Диа- метр, мм |
| 3ТСШ1-240 3ТСШ1-195 3ТСШ1- 195ТА 3ТСША -195ТА 3ТСШ1- | 30/16,5 26/16,5 24/18 21/16,5 28/16 | 7,4 6,6 5,9 12,1 10,4 | 5,5 3,9 2,9 6,5 8,8 | 23,3 25,7 25,7 25,9 25,4 | |||||
| Е с к е р т у Nmax-турбобұрғының шектік қуаты, тығыздығы 1000 кг/м3 техникалық су қолданған кезде |
6.6 Жоғарғы шектік моментті турбиналы турбобұрғылар
А9К5С, А7Н4С және А6КЗС типті турбобұрғылар терең тік және көлденең ұңғыларды бұрғылауға арналған. Турбобұрғылардың жоғарғы энергетикалық көрсеткіштері ұңғыларды тек қарапайым шарошкамен ғана емес, сонымен қатар гидромониторлы және алмазды қашаулармен де бұрғылауға мүмкіндік береді.
Диаметрі 240, 195 және 164 мм А типті турбобұрғылар Кунгур машинажасау заводында шығарылады. Жоғарғы моментті турбобұрғылар екі секциялы түрде жасалады. Терең емес ұңғыларды бұрғылауда төменгі секцияны жекедара турбобұрғы ретінде қолдануға болады.
Турбобұрғы конструкциясы 6.6-суретте көрсетілген. Жоғарғы моментті турбобұрғылардың ерекшелігі болып оның статор 23 және ротордан 24 тұратын турбиналармен жабдықталуы және олардағы қысым ауысымы тұрақты сұйық шығыны кезінде, тежелу режимінде, бос жүрістен азаюы. Бұл жоғарғы моментті турбобұрғыларда жоғары циркуляциялы турбиналар қолданылуымен түсіндіріледі. Мұндай турбиналарда қысымның тұрақты ауытқуы сұйықтың жартысын турбобұрғыға соқпай құбырсырты кеңістігіне шығаратын өткізгіш қақпақша арқылы іске асады. Нәтижесінде сұйықтың ауыспалы шығыны кезінде турбинаның тұрақты режимде жұмыс жасауына қол жеткізіледі. Турбобұрғының төменгі секциясында турбинаның 110 сатысы, жоғарғы секциясында Э43-50-31/18 типті турбинаның 128 сатысы орнатылады.
6.6-сурет, А7Н4С турбобұрғысы
I, II – сәйкесінше жоғарғы және төменгі секциялар; 1 – тұрқының аудармасы;
2, 17 – контргайка; 3, 18 – қалпақ; 4 – бұранданың реттегіш сақинасы; 5, 19 – ротор гайкасы; 6, 21 – тұрқы; 7, 22 – ортаңғы шар тірек; 8, 23 – статор; 9, 24 – ротор; 10, 26 – білік төлкесі; 11 – турбинаның реттеуіш сақинасы; 12 – жалғағыш аударма; 13 – жоғарғы секцияның білігі; 14, 15 – жоғарғы және төменгі жартылаймуфталар; 16 – тұрқының аудармасы; 20, 25 – корпус төлкесі; 27 – шеттік сальник; 28 – радиалды-тіректік мойынтірек; 29 – тіректік төлке; 30 – тірек; 31 – реттеуіш сақина; 32 – ниппель; 33 – білік; 34 – білік аудармасы.
Жоғарғы моментті турбобұрғыларда шарлы тіреулер қолданылған. Турбобұрғының төменгі секциясында тербелмелі таған 28 радиалды-тіреуіші орналасқан және сепараторсыз құрылымды, 10-қатарлы шарикті мойынтірек түрінде жасалған. Өстік тіреуді абразивті бөлшектерден сақтау үшін турбобұрғы сальнигінің қызметін атқарушы шеттік жұппен 27 жабдықталған.
Қазіргі кездегі турбобұрғылар 50-350 сатыдан тұрады. Сыртқы диаметрі 104,5мм-ден 240мм-ге дейін жасалынады. Секциялы турбобұрғылардың ұзындығы (110 сатыдан жоғары) 26м-ге, ал бірсекциялыда 8м-ге жетеді. Турбобұрғылардың қуаты 14 - 220 кВт-ты құрайды. Қысымының өзгеруі 2,7-10 МПа-ға дейін. Барлық турбобұрғылар жұмыс принципі бірдей құрылғыдан тұрады, тек тіректерінің орналысуымен ерекшелінеді.
Турбобұрғы ротордан және статордан тұрады және ротордың айналу жиілігі бір секциялы турбобұрғыларда 800 айн/мин, және көп секциялыда 200 айн/мин жетеді. Ротордың сатылары статордың сатыларының араларында орналасқан және олар қозғалтқыш білігінде кілтектер арқылы орнатылады. Статордың сатылары айналып кетуден статор шетіндегі ниппельді тартудан болатын үйкеліс күшімен ұсталады. Ротордың секциялары бұрандамен және ротор білігіндегі контргайкамен тартылады.
Алдымен барлық секциялар мен тіреулер роторда, білікте жиналады, кейін олар статорға орнатылып, ниппельмен тартылады.
Тіректерінің орналасуына байланысты турбобұрғылардың үш сұлбасы болады (6.7-сурет).
6.7-сурет. Турбобұрғының тіректері орналасуы бойынша сұлбалары
1–сұлба бірсекциялы турбобұрғыларда кеңінен тараған, онда 1 резинометалды өкшелік орнатылған.
Бұл сұлбаның артықшылығы, өкшелік жуу сұйығы бағанасынан шектік гидравликалық жүктемені қабылдайды.
Кемшілігі – ұзындығы 6м. және одан артық кезінде майысу қауіпі мен өкшелік пен ниппелдің арақашықтығы үлкендігі. Үлкен жүктеме кезінде қосымша үйкеліс моменті пайда болып, бұрау моменті 12-15%-ға азаяды.
ІІ – сұлбада ротор білігінің деформациялы майысуы болмайды, бірақ өкшеліктегі гидравликалық жүктеме турбинадағы қысымның шамасынан аз. Үйкеліс моменті тіректік өкшелікте ұлғаяды.
ІІІ – сұлбада төменгі бөлігінде тербелу мойынтіректерінде тірек орнатылады. Бұл сұлбада тіректі турбобұрғыны бұзбай-ақ ауыстыруға болады.
Турбобұрғылардың негізгі түрлері
Турбобұрғылардың 4 түрі болады
І. Т-12 и ТС түріндегі секциялы турбобұрғылар. С – секциялы турбобұрғылар. Турбобұрғылар бір, екі және үш секциялы болып шығарылады. Гидравликалық турбинаның ең аз саты саны 98, ең көбі 240.
Т12 турбобұрғысының бір секциясының ұзындығы 8 метр, олар аз габаритті - диаметрі 104,5 және 127мм етіп шығарылады.
ІІ. 3 ТСШ түріндегі шиндельді турбобұрғы
Төрт секциялы турбобұрғы, бір секциясы шпиндельдік. 3 секцияның 300-дей сатысы бар, қуаты 225 кВт-қа дейін, жиілігі 500-600 айн/мин, жалпы ұзындығы 25м-ге дейін, ал массасы 3,5 - 6,2 т. ТР2Ш -195 ТО турбобұрғысы да осы түрге жатады.
ІІІ. А түріндегі иінді турбобұрғы. Екі негізгі турбиналар секциясында роторлар мен статорлар саны 200, егер қосымша шпиндельдік секциясы болса, шифрына қосымша Ш әріпі жазылады, мысалға А7Ш.
Кейбір турбобұрғыларда гидротежегіш секциясы болады, онда ГТ әріптері жазылып А7ГТШ деп аталады.
ІV. Арнайы тағайындалған турбобұрғылар. Оларға жататын турбобұрғылар – ТО түріндегі ауытқытушылар, КТД түріндегі тізбекті турбобұрғылар және КД түріндегі тізбекті снарядтар.
Ауытқытушы турбобұрғылар қисық-бағытталған ұңғыларда азимутты өзгертуге немесе көлбеу бұрышты реттеуге арналған.
Турбобұрғыдағы ағын жылдамдығының өстік құраушысын келесі формуламен анықтауға болады:
cz=Qh/pДрhx, (6.1)
мұнда: Q – сұйықтық шығыны;
h – турбинаның көлемдік ПӘК-і;
Др – турбинаның өтпелі бөлігінің есептік диаметрі, 
;
Д1 – турбинаның ағынды каналының перифериялы диаметрі;
Д2 – турбинаның ағынды каналының ішкі диаметрі;
h – турбинаның ағынды каналының радиалды ені;
x – турбинаның ағынды каналының қалақашалармен ығыстыру коэффициенті (h0 тәжірибелі берілгендердің негізінде есептелінеді).
C1=czctga (6.2)
Турбинаның оңтайлы жағдайдағы білігінің айналу жиілігі мына формуламен анықаталады:
(6.3)
Ағынның айналмалы жылдамдығы u = c1cosa1 теңдеуінен алынады.
Сұйықтың турбинадағы қозғалысының кинематикасы және турбобұрғы параметрлерінің есептік теңдеулері
6.8-сурет. Турбинаның өтпелі бөлігі диаметрі
Турбобұрғының білігінің айналу жиілігі айдалатын сұйықтықтың мөлшеріне тура пропорционал.
Турбинаның гидравликалық қуаты кВт, мына формуламен анықталады:
Nг=rgQH/1000, (6.4)
мұнда: r – айдалатын сұйықтықтың тығыздығы; кг/м3;
g – еркін түсу үдеуі, м/с2;
H – турбобұрғыдағы қысым, м;
Турбобұрғының тиімді қуаты, мына формуламен анықталады:
Nт= Nгh= rhgQH/1000, (6.5)
мұнда: h=hгhоhм – турбобұрғының жалпы ПӘК-і;
hг – гидравликалық ПӘК сұйықтың құйындап ағуын ескереді;
hо – айналу бөлігінің көлемдік ПӘК;
hм – тіреулерде және мойынтіректердегі механикалық ПӘК.
Қысымның өзгеруін Н Эйлердің өстік турбиналарға арнаған теңдеуінен табуға болады:
u2=Hghг/k, (6.6)
мұнда к – турбина сатыларының саны.
Содан
(6.7)
Турбинадағы қысым – p=Hrg/1000 МПа
Сонда
(6.8)
Турбобұрғының тиімді қуаты айдалатын сұйықтықтың кубына пропорционал, сондай әсерді көлемдік ПӘК те көрсетеді.
Бұрау моменті, Мбр=9545,2N/n.
Nт және n мәндерін қойсақ
Мбр= 0,159Q2rкh02.hhМctga1cosa1. (6.9)
Қалақшалардың көлбеулік бұрышын (a1) үлкейткенде турбина роторының айналу жиілігі азаяды, және Мбр азайып, квадратты тәуелділікте турбобұрғының қуаты азаяды.
(a1) бұрышының үлкеюі ПӘК-ң азаюына алып келеді (6.9-сурет). Айналу жиілігі ерітіндінің тығыздығына байланысты емес, бірақ қуат, Мбр және қысымның өзгеруі ерітіндінің тығыздығына (r) тура пропорционал.
6.9-сурет. Турбобұрғының есептік сұлбасы
6.7 Түптік бұрандалы қозғалтқыштар
Гидравликалық винттік қозғалтқыш жоғарыдан бұрғылау сораптары арқылы берілетін жуу сұйығы ағынының көлемдік әсерінен қозғалысқа келетін түптік қозғалтқыш машина (6.10-сурет).
Ол статордан және оның ішкі бөлігінде эксцентрлі орналасқан, өзара бір-бірімен винттік тістері арқылы ілінісіп, тісті жұп құрайтын ротордан тұрады. Статор тістері ротордан бір тіске артық болуы, соңғысының статор тістері арқылы жылжып планетарлық қозғалыс жасауына әкеледі, оның өсі диаметрі екі эксцентриситетке е теңшеңбер сызады. Роторды шпиндель білігімен жалғау үшін, эксцентриситетті теңгеріп тұратын шарнирлі муфта қолданылады.
Винттік гидробұрғының шпинделі құрылымы жағынан турбобұрғы шпинделіне ұқсас. Ол резина-металды радиалдық мойынтіректерге бекітілген және өстік жүктемені қабылдау үшін өкшемен жабдықталған. Шпиндель білігі қуыс етіліп жасалып, оның төменгі бөлігіне аударма арқылы жалғанған қашауға жуу сұйығын беру үшін жоғарғы жағы каналдармен жабдықталған. Винттік қозғалтқыш тұрқы аударма арқылы бұрғылау құбырлар тізбегіне жалғанған.
6.10-сурет, Д3-172 винттік түптік қозғалтқыш
1 – ротор мен шығатын біліктің жалғамасы; 2 – статор; 3 – ротор; 4, 5 – тұрқылық аудармалар; 6 – шпиндель секциясы тұрқы; 7 – өстік тірек; 8 – радиалды мойынтірек;
9 – білік; 10 – қашау жалғанатын аударма.
Жұмыс жасау принципі бойынша гидравликалық винттік қозғалтқыштар (6.11-сурет) көлемдік роторлы машиналарға жатады. Бұндай машиналардың негізгі жұмыс жасау мүшесі элементтеріне келесілер жатады:
- жоғарғы және төменгі бөліктерінде сәйкесінше жоғары және төмен қысымдағы камераларын құрайтын қуыстары бар статор тұрқы;
- шпиндель білігіне айналу моментін беретін жетек ротор-винт;
- жоғары қысымдағы камерадан төмен қысымдағы камераға сұйықтың ағып кетуін болдырмайтын винттік беттердің түйісетін қырлары.
Статор мен ротордың винттік беттері қозғалтқыштың жұмысшы көлемін бірнеше қуыстарға бөледі. Жоғары және төмен қысымдармен байланысқан қуыстар камералар деп, ал араларындағы жабық қуыстар шлюздер деп аталады. Көлденең қиындыда бір-бірінен түйісу сызықтарымен бөлінген камералар құралады. Әрбір камера айналыс барысында, әлсін-әлсін, өз уақытылы жоғары және төмен қысымдағы камераларды жалғастыратын шлюз қызметін атқарады. Теориялық тұрғыдан алғанда винттің бір қадам ұзындығында жұмысшы элементтерден жоғары және төмен бөлектенген қуыстар жасалады.
6.11-сурет. Винттік гидравликалық қозғалтқыштың жұмысшы мүшелері
1 – винтті ротор; 2 – статор; I-V – өстік қималар.
Статор мен ротордың винттік тістері бір-бірімен қиылып, жоғары қысымдағы аймақты төменгі қысымдағы аймақтан бөліп, сұйықтың еркін ағуына бөгет жасайды. Сұйық қысымының артуы әсерінен жетек винтінде айналдыру моменті туындап, шпиндель білігіне беріледі. Қозғалтқыштағы қысым мөлшері артқан сайын айналдыру моменті шамасы артады. Жұмыс принципі бойынша винттік қозғалтқышты, поршені винттік сызықпен ротор өсі бағытында қозғалатын поршеньді гидравликалық қозғалтқышпен салыстыруға болады. Поршень қызметін винттік ротордың қиылатын беттері атқарады.
Әрбір көлденең қимада жұмыс мүшелерінің кинематикасы екі басқы a және b атты шеңберлермен (6.12-сурет) сипатталады. Винттік машиналарда ротор планетарлық қозғалыс жасайды. Ротордың статор өсіне қатысты ығысып орналасуы қозғалтқыштың эксцентритеті е деп аталады.
Біркірісті қозғалтқыш роторы өзінің басқы шеңберіне қатысты симметриялы емес. Ротор қимасы центрі О1 дөңгелек, ал статордың көлденең қимасы центрі О2 - сопақ тесік. Біркірісті винттік роторлы қозғалтқыштар құрылымы қарапайым, сондықтан өндірістің әртүрлі салаларында кең қолданылады.
Винттік роторлы қозғалтқыштардың бірқатар артықшылықтарына байланысты оларды гидравликалық түптік қозғалтқыш ретінде қолдануға мол мүмкіндік береді. Ол артықшылықтары:
1) сұйық ағынын реттейтін клапандар немесе реттегіштер жоқтығы;
2) ротор-статор жұбының бір-біріне қатысты үйкеліссіз қозғалуы;
3) ротордың айналысы кезінде, жұмысшы мүшелері түйісу беттерінің үздіксіз өзгеруі салдарынан жуу сұйығы құрамындағы абразивті бөлшектердің қуыстар мен шлюздерден шығып кетуі.
6.12-сурет. Тістер саны әртүрлі винттік қозғалтқыштың жұмысшы мүшелерінің кинематикасы
а - біркірісті; б - екікірісті; в - үшкірісті; О1, О2 - ротор және статор өсі;
е - эксцентритет; а1, а2..., а5 - түйісу нүктелері; a, b - бастапқы шеңберлер.
Көлемдік винттік қозғалтқыштарда ротор-статор жұбының шлюздер жасау шарты төмендегідей:
– статордың тістер немесе кірістер саны z1 ротор тістерінен z2 бірге артық болуы керек;
– статор тістері адымының Т ротор тістері t адымына қатынасы олардың санының қатынасына пропорционал болуы тиіс,
Т/ t= z1/ z2. (6.10)
Ротор мен статор тістері санының қатынасы берілістік қатынас деп аталады:
и= z1/ z2. (6.11)
Теориялық тұрғыдан алғанда винттік қозғалтқыш кез келген берілістік қатынасқа ие бола алады.
Аз кірісті винттік қозғалтқыштарда үлкен айналыс жиілігі бола тұра айналдыру моменті шамасы төмен болады. Ротордың кіріс санын көбейткен сайын айналдыру моменті өсіп, айналу жиілігі төмендейді. Бұл көпкірісті роторымен винттік механизм бір мезгілде қозғалтқыштың да, редуктордың да қызметін атқаратынымен түсіндіріледі, өйткені оның беріліс қатынасы кіріс санына пропорционал.